CZ281359B6

CZ281359B6 - Water treatment process and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ281359B6
Application number: CS924020A
Authority: CZ
Inventors: Rudolf Martinell
Original assignee: Paref Ab
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1996-09-11
Also published as: CA2086523C; LV10420A; SK278329B6; KR930701350A; HU9300003D0; PL297370A1; BG97447A; PL168339B1; SE9002355D0; LV10420B; AU8226091A; LTIP417A; US5362400A; HUT64282A; CZ402092A3; JPH05508582A; LT3475B; SE466851B; SE9002355L; NO930010D0

Abstract

Je popsán způsob vytvoření oxidační a precipilační (srážecí) zóny (nebo redukční zóny( ve vodní nádrži mezi určitým počtem injekčních studní (nádrží) uspořádaných okolo jedné nebo více extrakčních studní (nádrží) pro čištěnou vodu. Žádaná zóna je tvořena střídavě mezi každou dvojicí sousedních injekčních studní (nádrží) přiváděním (i) kyslíku, plynu obsahujícího kyslík nebo látky uvolňující kyslík (nebo látky spotřebovávající kyslík) dovody v obou studních (nádržích) a čerpáním (ii) vody do jedné studně (nádrže) zespod vzhůru, zatímco je voda čerpána do další studně (nádrže) shora dolů, přičemž v aquiferu mezi studněmi (nádržemi) je vytvořen cirkulační okruh. Zařízení k provádění tohoto způsobu obsahuje vnější trubku (rouru) (1), těsnící prostředky (2), vnitřní trubkový člen (3), příčnou stěnu (4) se středovým otvorem, prodlužovací trubku (5), vnitřní průtočnou trubku (6) a vedení (7,8) pro dodávku vzduchu.ŕDescribed is a method of creating an oxidation and precipitation (precipitation) zone (or reduction zone) in a water tank between a number of injection wells (tanks) arranged around one or more extraction wells (tanks) for purified water.The desired zone is formed alternately between each pair of adjacent injection wells (tanks) by supplying (i) oxygen, oxygen-containing gas or oxygen-releasing substances (or oxygen-consuming substances) in both wells (tanks) and pumping (ii) water into one well (tank) from bottom to top while the water is being pumped to another well (tank) from top to bottom, a circulation circuit being formed in the aquifer between the wells (tanks) The device for carrying out this method comprises an outer tube (pipe) (1), sealing means (2), an inner tubular member (3), a transverse wall (4) with a central opening, an extension tube (5), an inner flow tube (6) and an air supply line (7,8).

Description

Způsob čištění vody a zařízení k provádění tohoto způsobuA process for purifying water and apparatus for carrying out the process

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu čištění vody, zejména způsobu vytváření oxidačního a srážecího pásma ve vodonosné vrstvě pro srážení látek v podzemní vodě, kde je požadováno snížení jejich obsahu přímo na místě nebo vytváření redukčního pásma pro redukci nežádoucích látek v podzemní vodě. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for the purification of water, in particular to a method of forming an oxidation and precipitation zone in a water-bearing layer for precipitating substances in groundwater, where it is desired to reduce their content on site or to create a reducing zone to reduce undesirable substances in groundwater. The invention further relates to an apparatus for carrying out this method.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Ve švédském patentovém spisu SE 8206393-4,který odpovídá Evropskému patentovému spisu EP 0 160 774, je popsán způsob snižování obsahu železa a manganu v podzemní vodě, proudící vodonosnou vrstvou, v níž je vytvořeno pásmo s clonou pro oxidaci a srážení železa a manganu střídavým přiváděním vody s obsahem kyslíku nebo látek uvolňujících kyslík, do několika injekčních studní, uspořádaným kolem jedné nebo několika extrakčních studní pro vyčištěnou vodu. Při každém přivádění vody s obsahem kyslíku nebo látek uvolňujících kyslík, se tato voda přivádí jenom do některých z injekčních studní a současně se voda odvádí z vedlejších, sousedních nebo mezilehlých injekčních studní. Přiváděná voda s obsahem kyslíku vytváří vhodné prostředí pro určité bakterie, které v kombinaci s čistě chemickými procesy způsobí srážení železa a manganu ve stávajících zemních vrstvách, které vykonávají funkci filtru. Voda s obsahem kyslíku se přivádí střídavě, například po dobu asi 24 hodin.Swedish patent SE 8206393-4, which corresponds to EP 0 160 774, describes a method for reducing the iron and manganese content of a groundwater flowing through a water-bearing layer in which an aperture zone is formed for the oxidation and precipitation of iron and manganese by alternating supplying oxygen-containing or oxygen-releasing water to several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water. With each supply of oxygen-containing or oxygen-releasing water, this water is supplied only to some of the injection wells and at the same time the water is removed from the adjacent, adjacent or intermediate injection wells. The oxygen-supplied water creates a suitable environment for certain bacteria that, in combination with purely chemical processes, will cause the precipitation of iron and manganese in the existing ground layers, which perform the function of a filter. The oxygen-containing water is supplied alternately, for example for about 24 hours.

Ve švédském patentovém spisu SE 8400190-8, který odpovídá Evropskému patentovému spisu EP 0 154 105, je popsán způsob snižování obsahu dusičnanů v podzemní vodě redukcí dusičnanů na dusík v redukčním, neboli denitrifikačním pásmu vytvořeném mezi několika injekčními studněmi, uspořádanými kolem jedné nebo několika extrakčních studní pro vyčištěnou vodu. Toto redukční pásmo se vytváří stejně jako uvedené oxidační pásmo, ale místo vody s obsahem kyslíku nebo látek uvolňujících kyslík, se přivádí voda obsahující denitrifikační organismy nebo substrát. Normálně se přidává pouze substrát, látka pohlcující kyslík, například sacharosa, methanol, ethanol, acetát nebo melasa.Swedish patent SE 8400190-8, which corresponds to EP 0 154 105, describes a method for reducing the nitrate content of groundwater by reducing nitrate to nitrogen in a reduction or denitrification zone formed between several injection wells arranged around one or several extraction wells. wells for purified water. This reduction zone is formed in the same way as the oxidation zone, but instead of water containing oxygen or oxygen releasing substances, water containing denitrifying organisms or a substrate is supplied. Normally only the substrate, oxygen scavenger, for example sucrose, methanol, ethanol, acetate or molasses, is added.

Nevýhodou těchto způsobů je, že pro vytváření takových oxidačních a redukčních pásem je potřeba instalace rozsáhlého potrubního systému, například k okysličování vody v oxidační stanici a k čerpání vody do injekčních a z injekčních studní. Kromě toho je třeba, aby tyto studně měly dosti velký průměr, například asi 125 mm pro umístění ponorného čerpadla. Uvedené způsoby a zařízení k jejich provádění jsou složité a nákladné.The disadvantage of these methods is that for the formation of such oxidation and reduction zones, it is necessary to install an extensive piping system, for example, to oxygenate the water at the oxidation station and to pump water into injection and injection wells. In addition, these wells need to have a fairly large diameter, for example about 125 mm, to accommodate the submersible pump. Said methods and apparatuses for carrying them out are complex and expensive.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Nevýhody uvedených způsobů do značné míry odstraňuje způsob čistění vody, zejména způsob vytváření oxidačního a srážecího pásma ve vodonosné vrstvě, mezi několika injekčními studnami, uspořádanými kolem jedné nebo několika extrakčních studní pro vyčištěnou vodu, přičemž toto pásmo je určeno ke srážení nežádou-1CZ 281359 B6 cích látek v podzemní vodě, přímo na místě, podle vynálezu, jehož podstatou je, že požadované pásmo se vytváří střídavě mezi každou dvojicí sousedních injekčních studní tím, že se přivádí kyslík nebo plyn s obsahem kyslíku nebo látka uvolňující kyslík do obou studní a čerpá se voda do jedné studně zespoda nahoru, zatímco se do druhé studně čerpá voda shora dolů, přičemž se vytváří cirkulační obvod ve vodonosné vrstvě mezi oběma studněmi.Disadvantages of said methods are largely eliminated by a water purification method, in particular a method of forming an oxidation and precipitation zone in the aquifer, between several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water, which zone is intended to precipitate unwanted water. According to the invention, the desired zone is formed alternately between each pair of adjacent injection wells by supplying oxygen or oxygen-containing gas or an oxygen releasing substance to both wells and pumping water is pumped from one bottom to the top, while water is pumped from top to bottom into the other, creating a circulation circuit in the water-bearing layer between the two wells.

Podle jiného provedení tohoto způsobu se mezi několika injekčními studnami, uspořádanými kolem jedné nebo několika extrakčních studní pro vyčištěnou vodu, vytváří redukční pásmo pro redukci nežádoucích látek v podzemní vodě tím, že se místo kyslíku nebo plynu s obsahem kyslíku nebo látky uvolňující kyslík přivádí do injekčních studní látka pohlcující kyslík.According to another embodiment of this method, a reduction zone for the reduction of undesirable substances in the groundwater is formed between several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water by supplying injection syringes instead of oxygen or oxygen-containing gas. oxygen scavenger well.

Nevýhody uvedených zařízení do značné míry odstraňuje zařízení k provádění tohoto způsobu, sestávající z několika injekčních studní, uspořádaných kolem jedné nebo několika extrakčních studní pro vyčištěnou vodu, kde každá injekční studna obsahuje vnější trubku, která je alespoň v části své délky pro odvádění podzemní vody perforovaná a propustná pro vodu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že uvnitř vnější trubky, asi uprostřed této části její délky je koncentricky a s utěsněním pomocí těsnicích prostředků uložena vnitřní trubka menšího průměru a předem stanovené délky, která je na svém horním konci uzavřena příčnou stěnou se středovým otvorem, jímž prochází směrem vzhůru část prodloužené trubky, přičemž od horního konce vnější trubky prochází vnitřní průtočná trubice směrem dolů do polohy pod horní konec prodloužené trubky, přičemž vnitřní průtočná trubice má průměr menší než průměr vnější trubky, ale větší než průměr prodloužené trubky, přičemž zařízení je dále opatřeno potrubím pro přívod vzduchu do oblasti ve vnitřní trubce a těsně nad ní, přičemž vnitřní trubka dále prochází shora dolů podél vnitřní stěny vnější trubky.The disadvantages of said devices are largely eliminated by an apparatus for carrying out the method, comprising several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water, each injection well comprising an outer tube which is perforated at least in part of its length for draining the groundwater. and permeable to water according to the invention, which is characterized in that an inner tube of a smaller diameter and a predetermined length which is closed at its upper end by a transverse wall is concentrically and sealed by means of sealing means inside the outer tube, approximately in the middle of this part of its length. a central opening through which a portion of the elongated tube extends upwardly, from the upper end of the outer tube, the inner flow tube extends downwardly to a position below the upper end of the elongated tube, the inner flow tube e has a diameter smaller than the diameter of the outer tube but larger than the diameter of the elongated tube, the apparatus further comprising a conduit for supplying air to and in the region of the inner tube, the inner tube further extending from top to bottom along the inner wall of the outer tube.

V dalším provedení tohoto zařízení je ve vnitřní trubce uspořádáno pomocné čerpadlo pro posílení požadovaného průtoku vody směrem vzhůru nebo dolů.In another embodiment of the device, an auxiliary pump is provided in the inner tube to enhance the desired water flow up or down.

Způsob a zařízení podle vynálezu jsou mnohem jednodušší, a proto jsou i podstatně levnější nez dosavadní způsoby a zařízení, zejména co se týká pořizovacích nákladů. Zatímco při provádění dosavadních způsobů měly injekční studně průměr asi 125 mm pro těleso ponorného čerpadla v této studni, a proto bylo třeba zajistit těžké a silné vrtací zařízení, při provádění způsobu podle vynálezu postačí mnohem menší průměr vrtání pro menší čerpadlo, kde postačí jen malé přenosné vrtací zařízení. Celkové náklady na provádění těchto prací jsou o jeden řád nižší. Dále není třeba instalace potrubního systému mezi injekčními studněmi a extrakčními studněmi, ani zvláštní oxidační stanice.The method and apparatus according to the invention are much simpler and therefore considerably cheaper than the prior art methods and apparatus, especially in terms of cost. While in the prior art injection wells had a diameter of about 125 mm for the submersible pump body in the well, and therefore a heavy and heavy drilling device had to be provided, a much smaller drilling diameter for a smaller pump would suffice for the smaller pump where only small portable drilling equipment. The total cost of carrying out these works is one order of magnitude lower. Furthermore, there is no need to install a piping system between injection wells and extraction wells, or separate oxidation stations.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález bude blíže osvětlen podle připojeného výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněna cirkulace toku vody v zemní vrstvě mezi dvojicí sousedních injekčních studní a na obr. 2 je ve zvětšeném měřítku znázorněna jedna injekční studna spojená s přívodem vzduchu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically illustrates the circulation of water flow in the ground layer between a pair of adjacent injection wells and Fig. 2 an enlarged view of an injection well connected to an air supply.

-2CZ 281359 B6-2GB 281359 B6

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. 1 je znázorněna dvojice sousedních injekčních studní A a B. Ve studni B se voda dopravuje zespoda nahoru, zatímco ve studni B se voda dopravuje shora dolů. Průběh toku vody v zemní vrstvě mezi studní A a B, nad a pod oběhovým čerpadlem V, je znázorněn čarami I až IV. Oběhové čerpadlo V je na obr. 1 znázorněno schematicky jako samostatná trubková část v každé studni, která může být v případě požadavku opatřena zejména elektricky hnaným vrtulovým oběžným kolem.Figure 1 shows a pair of adjacent injection wells A and B. In well B the water is conveyed from the bottom up, while in well B the water is conveyed from the top to the bottom. The course of water flow in the ground layer between the wells A and B, above and below the circulation pump V, is represented by lines I to IV. The circulator V is shown schematically in FIG. 1 as a separate tubular part in each well, which, if desired, can be provided in particular with an electrically driven propeller impeller.

Na obr. 2 je znázorněno, jak může být tato trubková část provedena. Ve vnější trubce 1 v injekční studni A nebo B je koncentricky uspořádána, přibližně uprostřed mezi dnem studně a hladinou podzemní vody vnitřní trubka 2 menšího průměru a předem stanovené délky. Vnější trubka 1 je alespoň ve větší části své délky pro odvádění podzemní vody perforovaná a propustná pro vodu. Vnitřní trubka 3. je utěsněna proti vnitřní stěně vnější trubky 1 pomocí vhodných těsnicích prostředků 2, jako jsou nafukovací těsnicí kroužky. Vnitřní trubka 3 je u svého horního konce uzavřena příčnou stěnou 4 se středovým otvorem, jímž prochází směrem vzhůru prodloužená trubka 5. Od horního konce vnější trubky 1 prochází vnitřní průtočná trubice 6 koncentricky směrem dolů. Vnitřní průtočná trubice 6 má průměr větší než průměr prodloužené trubky 5, ale menší než průměr vnitřní trubky 3.· Spodní část průtočné trubice 6 je umístěna mírně nad horním koncem vnitřní trubky 3, ale pod horním koncem prodloužené trubky 5. Podél vnitřní stěny vnější trubky 1 prochází první potrubí 7 pro přívod vzduchu,které je zaústěno do vnitřní trubky 2 a druhé potrubí 8, které je zaústěno do štěrbiny mezi průtočnou trubicí 6 a prodlouženou trubkou 5. Na horním konci vnější trubky 1 a průtočné trubice 6 je umístěno známé odvzdušňovací zařízení 9.. Když se čerpá voda zdola nahoru, přivádí se vzduch prvním potrubím 7, pro zajištění proudu vody směrem nahoru středem vnitřní trubky 3 a prodloužené trubky 5., a tím se nasává více vody do sacího koše ve spodní části vnější trubky 1, viz studnu B na obr.FIG. 2 shows how this tubular part can be made. In the outer tube 1 in the injection well A or B, an inner tube 2 of smaller diameter and a predetermined length is arranged concentrically, approximately midway between the well bottom and the groundwater level. The outer tube 1 is perforated and permeable to water at least over a greater part of its length for draining the groundwater. The inner tube 3 is sealed against the inner wall of the outer tube 1 by suitable sealing means 2, such as inflatable sealing rings. The inner tube 3 is closed at its upper end by a transverse wall 4 with a central opening through which the elongated tube 5 extends. From the upper end of the outer tube 1, the inner flow tube 6 extends concentrically downwards. The inner flow tube 6 has a diameter greater than the diameter of the elongated tube 5 but smaller than the diameter of the inner tube 3. The lower part of the flow tube 6 is located slightly above the upper end of the inner tube 3 but below the upper end of the extension tube 5. 1, a first air inlet duct 7 extends into the inner tube 2 and a second duct 8 extends into the gap between the flow tube 6 and the elongate tube 5. At the upper end of the outer tube 1 and the flow tube 6 is a known venting device When the water is pumped from bottom to top, air is supplied through the first duct 7, to provide a water flow upward through the center of the inner pipe 3 and the elongated pipe 5, thereby sucking more water into the suction basket at the bottom of the outer pipe 1. well B in FIG.

1. V horní části vnější trubky 1, která je opatřena štěrbinami, je voda hnána nahoru do úrovně mírně nad počáteční hladinou podzemní vody a vně do zemní vrstvy, podle čar I toku vody směrem k injekční studni A, dle obr. 1.In the upper part of the outer tube 1, which is provided with slits, water is propelled up to a level slightly above the initial groundwater level and outwardly into the ground layer, according to lines I of the water flow towards the injection well A, according to Fig. 1.

Když se naopak čerpá voda shora dolů, přivádí se vzduch druhým potrubím 8, a proud vody je tlačen vzhůru podél vnější stěny prodloužené trubky 5, a dolů u vnitřní stěny této trubky a dále dolů ve vnitřní trubce 3. a vnější trubce 1. Tak vzniknou čáry II a III toku vody podle obr. 1, tj. voda proniká do horní části vnější trubky 1 a je vytlačována z její dolní části. Pouze u větších rozdílů hladin a větších čerpacích výšek se vyžaduje pomocné mechanické čerpadlo 10 , které je v takovém případě umístěno ve vnitřní trubce 3, jak je znázorněno na obr. 1. Jako čerpadla se v takovém případě může použít například malého elektricky hnaného vrtulového oběžného kola s reversačním pohonem. Může se také použít malého čerpadla poháněného elektrickým motorem a umístěného ve vrchní konstrukci studně nebo ejektoru nebo jakéhokoliv zařízení, které je známé odborníkům v oboru. Výkon čerpadla, například mamutového čerpadla nebo vrtulového oběžného kola může být v rozsahu 0,1 až 15 1/s, v závislosti na podmínkách a čerpacích výškách, například 5 až 15 m.Conversely, when the water is pumped from top to bottom, air is supplied through the second conduit 8, and the water flow is pushed up along the outer wall of the elongated tube 5, and down at the inner wall of this tube and further down in the inner tube 3 and outer tube 1. lines II and III of the water flow according to FIG. Only for larger level differences and larger pump heights, an auxiliary mechanical pump 10 is required, which in this case is located in the inner tube 3, as shown in Fig. 1. For example, a small electrically driven propeller impeller can be used as a pump. with reversible drive. It is also possible to use a small pump driven by an electric motor and placed in the top structure of a well or ejector or any device known to those skilled in the art. The performance of a pump, such as a mammoth pump or propeller impeller, may be in the range of 0.1 to 15 l / s, depending on conditions and pumping heights, such as 5 to 15 m.

-3CZ 281359 B6-3GB 281359 B6

Když se má do vody v injekční studni přivádět pevná nebo kapalná látka uvolňující kyslík nebo pohlcující kyslík, může se přivádět jako taková nebo ve formě roztoku nebo řídké suspenze ve vodě, která se vhodným způsobem přivádí do vnitřní trubky 2·When a solid or liquid oxygen scavenger or an oxygen scavenger is to be supplied to the water in the injection well, it can be supplied as such or in the form of a solution or a slurry in water which is suitably fed to the inner tube 2.

Claims

PATENT CLAIMS

A method of purifying water, in particular a method of forming an oxidation and precipitation zone in an aquifer, between several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water, said zone being intended to precipitate undesirable substances in groundwater, on site, characterized in that the circulation zone is formed alternately between each pair of adjacent injection wells by supplying oxygen or oxygen-containing gas or an oxygen releasing substance to both wells and pumping water into one well from below upwards while pumping into the other well water from top to bottom.

Water purification method according to claim 1, characterized in that a reduction zone for the reduction of undesirable substances in the groundwater is formed between several injection wells arranged around one or more extraction wells for purified water, containing oxygen or an oxygen releasing agent introduces an oxygen scavenger into the injection wells.

An apparatus for carrying out the method according to claims 1 and 2, comprising a plurality of injection wells (A, B) arranged around one or more extraction wells for purified water, each injection well (A, B) comprising an outer tube (1), which is perforated and permeable to water at least in part of its length for the drainage of water, characterized in that an inner pipe (3) of smaller size is mounted concentrically and sealed by means of sealing means (2) inside the outer tube (1). of a diameter and a predetermined length which is closed at its upper end by a transverse wall (4) with a central opening through which a portion of the elongated tube (5) extends upwards, the inner flow tube (6) extending from the upper end of the outer tube (1). down to a position below the upper end of the elongated tube (5), wherein the inner flow tube (6) has a dia a diameter smaller than the diameter of the outer tube (1) but larger than the diameter of the elongated tube (5), the apparatus further comprising a duct (7, 8) for supplying air to and in the region of the inner tube (3); (3) further extending from top to bottom along the inner wall of the outer tube (1).